Go语言精进之路：从新手到高手的编程思想、方法和技巧（1）
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3.2　偏好组合，正交解耦

当我们有必要采用另一种方式处理数据时，我们应该有一些耦合程序的方式，就像花园里将浇水的软管通过预置的螺丝扣拧入另一段那样，这也是Unix IO采用的方式。

——Douglas McIlroy，Unix管道的发明者（1964）

C++、Java等主流面向对象（以下简称OO）语言通过庞大的自上而下的类型体系、继承、显式接口实现等机制将程序的各个部分耦合起来，但在Go语言中我们找不到经典OO的语法元素、类型体系和继承机制，或者说Go语言本质上就不属于经典OO语言范畴。针对这种情况，很多人会问：那Go语言是如何将程序的各个部分有机地耦合在一起的呢？就像上面引述的Douglas McIlroy那句话中的浇水软管那样，Go语言遵从的设计哲学也是组合。

在诠释组合之前，我们可以先来了解一下Go在语法元素设计时是如何为组合哲学的应用奠定基础的。

在语言设计层面，Go提供了正交的语法元素供后续组合使用，包括：

  • Go语言无类型体系（type hierarchy），类型之间是独立的，没有子类型的概念；
  • 每个类型都可以有自己的方法集合，类型定义与方法实现是正交独立的；
  • 接口（interface）与其实现之间隐式关联；
  • 包（package）之间是相对独立的，没有子包的概念。

我们看到无论是包、接口还是一个个具体的类型定义（包括类型的方法集合），Go语言为我们呈现了这样一幅图景：一座座没有关联的“孤岛”，但每个岛内又都很精彩。现在摆在面前的工作就是以最适当的方式在这些孤岛之间建立关联（耦合），形成一个整体。Go采用了组合的方式，也是唯一的方式。

Go语言提供的最为直观的组合的语法元素是类型嵌入（type embedding）。通过类型嵌入，我们可以将已经实现的功能嵌入新类型中，以快速满足新类型的功能需求。这种方式有些类似经典OO语言中的继承机制，但在原理上与其完全不同，这是一种Go设计者们精心设计的语法糖。被嵌入的类型和新类型之间没有任何关系，甚至相互完全不知道对方的存在，更没有经典OO语言中的那种父类、子类的关系以及向上、向下转型（type casting）。在通过新类型实例调用方法时，方法的匹配取决于方法名字，而不是类型。这种组合方式，笔者称之为“垂直组合”，即通过类型嵌入，快速让一个新类型复用其他类型已经实现的能力，实现功能的垂直扩展。

下面是一个类型嵌入的例子：

// $GOROOT/src/sync/pool.go
type poolLocal struct {
    private interface{}
    shared  []interface{}
    Mutex
    pad     [128]byte
}

我们在poolLocal这个结构体类型中嵌入了类型Mutex，被嵌入的Mutex类型的方法集合会被提升到外面的类型（poolLocal）中。比如，这里的poolLocal将拥有Mutex类型的Lock和Unlock方法。但在实际调用时，方法调用会被传给poolLocal中的Mutex实例。

我们在标准库中还经常看到如下的interface类型嵌入的代码：

// $GOROOT/src/io/io.go
type ReadWriter interface {
    Reader
    Writer
}

通过在interface的定义中嵌入interface类型来实现接口行为的聚合，组成大接口，这种方式在标准库中尤为常用，并且已经成为Go语言的一种惯用法。

interface是Go语言中真正的“魔法”，是Go语言的一个创新设计，它只是方法集合，且与实现者之间的关系是隐式的，它让程序各个部分之间的耦合降至最低，同时是连接程序各个部分的“纽带”。隐式的interface实现会不经意间满足依赖抽象、里氏替换、接口隔离等设计原则，这在其他语言中是需要很刻意的设计谋划才能实现的，但在Go interface看来，一切却是自然而然的。

通过interface将程序各个部分组合在一起的方法，笔者称之为“水平组合”。水平组合的模式有很多，一种常见的方法是通过接受interface类型参数的普通函数进行组合，例如下面的代码。

// $GOROOT/src/io/ioutil/ioutil.go
func ReadAll(r io.Reader)([]byte, error)

// $GOROOT/src/io/io.go
func Copy(dst Writer, src Reader)(written int64, err error)

函数ReadAll通过io.Reader这个接口将io.Reader的实现与ReadAll所在的包以低耦合的方式水平组合在一起了。类似的水平组合模式还有wrapper、middleware等，这里就不展开了，在后面讲到interface时再详细叙述。

此外，Go语言内置的并发能力也可以通过组合的方式实现对计算能力的串联，比如通过goroutine+channel的组合实现类似Unix Pipe的能力。

综上，组合原则的应用塑造了Go程序的骨架结构。类型嵌入为类型提供垂直扩展能力，interface是水平组合的关键，它好比程序肌体上的“关节”，给予连接“关节”的两个部分各自“自由活动”的能力，而整体上又实现了某种功能。组合也让遵循简单原则的Go语言在表现力上丝毫不逊色于复杂的主流编程语言。

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